Projete e execute um experimento para medir a eficiência térmica de um fogão a biomassa ao aquecer 5,0 kg de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete e execute um experimento para medir a eficiência térmica de um fogão a biomassa ao aquecer 5,0 kg de água de 20 °C a 80 °C. Forneça equações, medidas a serem tomadas, tratamento de dados e calcule a eficiência supondo consumo de 0,800 kg de combustível com poder calorífico 17 MJ/kg. Use cágua = 4180 J·kg?¹·K?¹.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Plano: medir massa de água m = 5,0 kg, temperatura inicial Ti = 20 °C e final Tf = 80 °C; medir massa de combustível queimado mf = 0,800 kg; usar poder calorífico L = 17 MJ/kg. Cálculo: energia absorvida pela água Qout = m·c·?T = 5,0·4180·(80-20) = 5·4180·60 = 1 254 000 J = 1,254 MJ. Energia fornecida Qin = mf·L = 0,800·17 = 13,6 MJ. Eficiência ? = Qout / Qin = 1,254 / 13,6 ˜ 0,0923 ? 9,23%. Medidas/instrumentos: balança (±1 g), termômetro digital (±0,1 °C), cronômetro; repetir 3 vezes para média e estimar desvio padrão. Correções: considerar perdas por convecção e radiação (medir temperatura ambiente e tempo de aquecimento), calor do recipiente (medir massa e especificidade do recipiente ou minimizar usando calorímetro bem isolado). Relatar incerteza propagada: dQout ˜ Qout·v((dm/m)²+(dT/?T)²); dQin pela incerteza na massa de combustível e no poder calorífico. Conclusão: apresentar ? com incerteza, discutir fontes de perda e formas de aumento de eficiência (isolamento, recuperação de calor).
Explicação
A resposta apresenta um plano claro e detalhado para medir a eficiência térmica, incluindo as variáveis necessárias e os cálculos pertinentes. As medidas e instrumentos são adequadamente selecionados para garantir a precisão dos dados, e as considerações sobre correções e incertezas demonstram um entendimento profundo do experimento. Além disso, a conclusão sugere melhorias práticas, refletindo uma análise crítica do processo experimental.
Raio-X da questão
eficiência térmica
avaliacao
eficiência térmica · poder calorífico
Revisar conceitos de calor, eficiência e poder calorífico.
O aluno pode confundir a eficiência térmica com a eficiência geral do sistema, não considerando corretamente a energia utilizada e a energia transferida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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